Il computer quantistico avrà un cuore italiano

I futuri computer quantistici potranno avere un «cuore» italiano: il nuovo chip ottico in vetro che si è guadagnato la copertina di una delle riviste scientifiche più prestigiose, Physical Review Letters, è nato grazie alla collaborazione fra università di Roma La Sapienza, Politecnico di Milano e Istituto di fotonica e nanotecnologie del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr) di Milano. «Quello che abbiamo realizzato è un pezzo di hardware, un elemento dei tanti che servono per costruire un futuro computer quantistico», ha osservato il coordinatore della ricerca, Paolo Mataloni. Gli altri autori sono Linda Sansoni, Fabio Sciarrino e Giuseppe Vallone (università La Sapienza) e Andrea Crespi, Roberta Ramponi, Roberto Osellame (Cnr e Politecnico di Milano).
«In quale direzione sta andando la ricerca in questo campo non lo sappiamo e certamente il computer quantistico non sarà un computer da tavolo: se ci sarà, sarà destinato a usi diversi rispetto a quelli dei computer tradizionali, ad esempio potrà servire per simulare processi fisici complicati». In ogni caso il chip messo a punto in Italia segna un passo in avanti verso la miniaturizzazione: un passaggio che, considerando la storia dell'informatica, secondo Mataloni è paragonabile al momento in cui, negli anni '50, è avvenuto il passaggio dai primissimi elaboratori che occupavano stanze grandi come palestre ai primi elaboratori da tavolo che usavano schede elettroniche e circuiti integrati. Il chip ottico in miniatura è stato ottenuto «scolpendo» un quadrato di vetro trasparente del lato di 2,4 centimetri e dello spessore di un millimetro. Un laser controllato da un computer ha modificato le proprietà strutturali del vetro con impulsi della durata di pochi femtosecondi, ossia milionesimi di miliardesimi di secondo. In questo modo è stato possibile realizzare una sorta di circuito all'interno del quale scorrono le particelle di luce (fotoni). «È una dimostrazione di principio che permette di eliminare i dispositivi pesanti e ingombranti generalmente utilizzati negli esperimenti di ottica quantistica», ha osservato Mataloni.
Oltre ai futuri computer quantistici, i vantaggi della miniaturizzazione potranno riguardare qualsiasi tipo di esperimento di comunicazione basato sui fotoni, che oggi richiedono apparecchiature di grandi dimensioni. «Diventa pensabile poter ridurre strumenti grandi 2 metri a dimensioni di 2 centimetri o di 2 millimetri», ha detto ancora il fisico. Oltre ad essere piccolo, il nuovo chip è anche molto potente e si distingue, per esempio, dal chip ottico messo a punto due anni fa in Gran Bretagna, in grado di identificare una sola caratteristica dei fotoni.

«Il nostro chip permette di identificare i fotoni sulla base di diverse caratteristiche e di trasmettere quindi una maggiore quantità di informazioni», ha detto Mataloni. È stato infatti dimostrato che misurando le caratteristiche della luce in ingresso e in uscita al chip, il dispositivo integrato preserva il grado di polarizzazione dei fotoni guidati all'interno del circuito.